update copyright year range in GDB files
[external/binutils.git] / gdb / rs6000-nat.c
1 /* IBM RS/6000 native-dependent code for GDB, the GNU debugger.
2
3    Copyright (C) 1986-2017 Free Software Foundation, Inc.
4
5    This file is part of GDB.
6
7    This program is free software; you can redistribute it and/or modify
8    it under the terms of the GNU General Public License as published by
9    the Free Software Foundation; either version 3 of the License, or
10    (at your option) any later version.
11
12    This program is distributed in the hope that it will be useful,
13    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
15    GNU General Public License for more details.
16
17    You should have received a copy of the GNU General Public License
18    along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
19
20 #include "defs.h"
21 #include "inferior.h"
22 #include "target.h"
23 #include "gdbcore.h"
24 #include "symfile.h"
25 #include "objfiles.h"
26 #include "bfd.h"
27 #include "gdb-stabs.h"
28 #include "regcache.h"
29 #include "arch-utils.h"
30 #include "inf-child.h"
31 #include "inf-ptrace.h"
32 #include "ppc-tdep.h"
33 #include "rs6000-tdep.h"
34 #include "rs6000-aix-tdep.h"
35 #include "exec.h"
36 #include "observer.h"
37 #include "xcoffread.h"
38
39 #include <sys/ptrace.h>
40 #include <sys/reg.h>
41
42 #include <sys/dir.h>
43 #include <sys/user.h>
44 #include <signal.h>
45 #include <sys/ioctl.h>
46 #include <fcntl.h>
47
48 #include <a.out.h>
49 #include <sys/file.h>
50 #include <sys/stat.h>
51 #include "gdb_bfd.h"
52 #include <sys/core.h>
53 #define __LDINFO_PTRACE32__     /* for __ld_info32 */
54 #define __LDINFO_PTRACE64__     /* for __ld_info64 */
55 #include <sys/ldr.h>
56 #include <sys/systemcfg.h>
57
58 /* On AIX4.3+, sys/ldr.h provides different versions of struct ld_info for
59    debugging 32-bit and 64-bit processes.  Define a typedef and macros for
60    accessing fields in the appropriate structures.  */
61
62 /* In 32-bit compilation mode (which is the only mode from which ptrace()
63    works on 4.3), __ld_info32 is #defined as equivalent to ld_info.  */
64
65 #if defined (__ld_info32) || defined (__ld_info64)
66 # define ARCH3264
67 #endif
68
69 /* Return whether the current architecture is 64-bit.  */
70
71 #ifndef ARCH3264
72 # define ARCH64() 0
73 #else
74 # define ARCH64() (register_size (target_gdbarch (), 0) == 8)
75 #endif
76
77 static target_xfer_partial_ftype rs6000_xfer_shared_libraries;
78
79 /* Given REGNO, a gdb register number, return the corresponding
80    number suitable for use as a ptrace() parameter.  Return -1 if
81    there's no suitable mapping.  Also, set the int pointed to by
82    ISFLOAT to indicate whether REGNO is a floating point register.  */
83
84 static int
85 regmap (struct gdbarch *gdbarch, int regno, int *isfloat)
86 {
87   struct gdbarch_tdep *tdep = gdbarch_tdep (gdbarch);
88
89   *isfloat = 0;
90   if (tdep->ppc_gp0_regnum <= regno
91       && regno < tdep->ppc_gp0_regnum + ppc_num_gprs)
92     return regno;
93   else if (tdep->ppc_fp0_regnum >= 0
94            && tdep->ppc_fp0_regnum <= regno
95            && regno < tdep->ppc_fp0_regnum + ppc_num_fprs)
96     {
97       *isfloat = 1;
98       return regno - tdep->ppc_fp0_regnum + FPR0;
99     }
100   else if (regno == gdbarch_pc_regnum (gdbarch))
101     return IAR;
102   else if (regno == tdep->ppc_ps_regnum)
103     return MSR;
104   else if (regno == tdep->ppc_cr_regnum)
105     return CR;
106   else if (regno == tdep->ppc_lr_regnum)
107     return LR;
108   else if (regno == tdep->ppc_ctr_regnum)
109     return CTR;
110   else if (regno == tdep->ppc_xer_regnum)
111     return XER;
112   else if (tdep->ppc_fpscr_regnum >= 0
113            && regno == tdep->ppc_fpscr_regnum)
114     return FPSCR;
115   else if (tdep->ppc_mq_regnum >= 0 && regno == tdep->ppc_mq_regnum)
116     return MQ;
117   else
118     return -1;
119 }
120
121 /* Call ptrace(REQ, ID, ADDR, DATA, BUF).  */
122
123 static int
124 rs6000_ptrace32 (int req, int id, int *addr, int data, int *buf)
125 {
126 #ifdef HAVE_PTRACE64
127   int ret = ptrace64 (req, id, (uintptr_t) addr, data, buf);
128 #else
129   int ret = ptrace (req, id, (int *)addr, data, buf);
130 #endif
131 #if 0
132   printf ("rs6000_ptrace32 (%d, %d, 0x%x, %08x, 0x%x) = 0x%x\n",
133           req, id, (unsigned int)addr, data, (unsigned int)buf, ret);
134 #endif
135   return ret;
136 }
137
138 /* Call ptracex(REQ, ID, ADDR, DATA, BUF).  */
139
140 static int
141 rs6000_ptrace64 (int req, int id, long long addr, int data, void *buf)
142 {
143 #ifdef ARCH3264
144 #  ifdef HAVE_PTRACE64
145   int ret = ptrace64 (req, id, addr, data, (PTRACE_TYPE_ARG5) buf);
146 #  else
147   int ret = ptracex (req, id, addr, data, (PTRACE_TYPE_ARG5) buf);
148 #  endif
149 #else
150   int ret = 0;
151 #endif
152 #if 0
153   printf ("rs6000_ptrace64 (%d, %d, %s, %08x, 0x%x) = 0x%x\n",
154           req, id, hex_string (addr), data, (unsigned int)buf, ret);
155 #endif
156   return ret;
157 }
158
159 /* Fetch register REGNO from the inferior.  */
160
161 static void
162 fetch_register (struct regcache *regcache, int regno)
163 {
164   struct gdbarch *gdbarch = get_regcache_arch (regcache);
165   int addr[MAX_REGISTER_SIZE];
166   int nr, isfloat;
167
168   /* Retrieved values may be -1, so infer errors from errno.  */
169   errno = 0;
170
171   nr = regmap (gdbarch, regno, &isfloat);
172
173   /* Floating-point registers.  */
174   if (isfloat)
175     rs6000_ptrace32 (PT_READ_FPR, ptid_get_pid (inferior_ptid), addr, nr, 0);
176
177   /* Bogus register number.  */
178   else if (nr < 0)
179     {
180       if (regno >= gdbarch_num_regs (gdbarch))
181         fprintf_unfiltered (gdb_stderr,
182                             "gdb error: register no %d not implemented.\n",
183                             regno);
184       return;
185     }
186
187   /* Fixed-point registers.  */
188   else
189     {
190       if (!ARCH64 ())
191         *addr = rs6000_ptrace32 (PT_READ_GPR, ptid_get_pid (inferior_ptid),
192                                  (int *) nr, 0, 0);
193       else
194         {
195           /* PT_READ_GPR requires the buffer parameter to point to long long,
196              even if the register is really only 32 bits.  */
197           long long buf;
198           rs6000_ptrace64 (PT_READ_GPR, ptid_get_pid (inferior_ptid),
199                            nr, 0, &buf);
200           if (register_size (gdbarch, regno) == 8)
201             memcpy (addr, &buf, 8);
202           else
203             *addr = buf;
204         }
205     }
206
207   if (!errno)
208     regcache_raw_supply (regcache, regno, (char *) addr);
209   else
210     {
211 #if 0
212       /* FIXME: this happens 3 times at the start of each 64-bit program.  */
213       perror (_("ptrace read"));
214 #endif
215       errno = 0;
216     }
217 }
218
219 /* Store register REGNO back into the inferior.  */
220
221 static void
222 store_register (struct regcache *regcache, int regno)
223 {
224   struct gdbarch *gdbarch = get_regcache_arch (regcache);
225   int addr[MAX_REGISTER_SIZE];
226   int nr, isfloat;
227
228   /* Fetch the register's value from the register cache.  */
229   regcache_raw_collect (regcache, regno, addr);
230
231   /* -1 can be a successful return value, so infer errors from errno.  */
232   errno = 0;
233
234   nr = regmap (gdbarch, regno, &isfloat);
235
236   /* Floating-point registers.  */
237   if (isfloat)
238     rs6000_ptrace32 (PT_WRITE_FPR, ptid_get_pid (inferior_ptid), addr, nr, 0);
239
240   /* Bogus register number.  */
241   else if (nr < 0)
242     {
243       if (regno >= gdbarch_num_regs (gdbarch))
244         fprintf_unfiltered (gdb_stderr,
245                             "gdb error: register no %d not implemented.\n",
246                             regno);
247     }
248
249   /* Fixed-point registers.  */
250   else
251     {
252       /* The PT_WRITE_GPR operation is rather odd.  For 32-bit inferiors,
253          the register's value is passed by value, but for 64-bit inferiors,
254          the address of a buffer containing the value is passed.  */
255       if (!ARCH64 ())
256         rs6000_ptrace32 (PT_WRITE_GPR, ptid_get_pid (inferior_ptid),
257                          (int *) nr, *addr, 0);
258       else
259         {
260           /* PT_WRITE_GPR requires the buffer parameter to point to an 8-byte
261              area, even if the register is really only 32 bits.  */
262           long long buf;
263           if (register_size (gdbarch, regno) == 8)
264             memcpy (&buf, addr, 8);
265           else
266             buf = *addr;
267           rs6000_ptrace64 (PT_WRITE_GPR, ptid_get_pid (inferior_ptid),
268                            nr, 0, &buf);
269         }
270     }
271
272   if (errno)
273     {
274       perror (_("ptrace write"));
275       errno = 0;
276     }
277 }
278
279 /* Read from the inferior all registers if REGNO == -1 and just register
280    REGNO otherwise.  */
281
282 static void
283 rs6000_fetch_inferior_registers (struct target_ops *ops,
284                                  struct regcache *regcache, int regno)
285 {
286   struct gdbarch *gdbarch = get_regcache_arch (regcache);
287   if (regno != -1)
288     fetch_register (regcache, regno);
289
290   else
291     {
292       struct gdbarch_tdep *tdep = gdbarch_tdep (gdbarch);
293
294       /* Read 32 general purpose registers.  */
295       for (regno = tdep->ppc_gp0_regnum;
296            regno < tdep->ppc_gp0_regnum + ppc_num_gprs;
297            regno++)
298         {
299           fetch_register (regcache, regno);
300         }
301
302       /* Read general purpose floating point registers.  */
303       if (tdep->ppc_fp0_regnum >= 0)
304         for (regno = 0; regno < ppc_num_fprs; regno++)
305           fetch_register (regcache, tdep->ppc_fp0_regnum + regno);
306
307       /* Read special registers.  */
308       fetch_register (regcache, gdbarch_pc_regnum (gdbarch));
309       fetch_register (regcache, tdep->ppc_ps_regnum);
310       fetch_register (regcache, tdep->ppc_cr_regnum);
311       fetch_register (regcache, tdep->ppc_lr_regnum);
312       fetch_register (regcache, tdep->ppc_ctr_regnum);
313       fetch_register (regcache, tdep->ppc_xer_regnum);
314       if (tdep->ppc_fpscr_regnum >= 0)
315         fetch_register (regcache, tdep->ppc_fpscr_regnum);
316       if (tdep->ppc_mq_regnum >= 0)
317         fetch_register (regcache, tdep->ppc_mq_regnum);
318     }
319 }
320
321 /* Store our register values back into the inferior.
322    If REGNO is -1, do this for all registers.
323    Otherwise, REGNO specifies which register (so we can save time).  */
324
325 static void
326 rs6000_store_inferior_registers (struct target_ops *ops,
327                                  struct regcache *regcache, int regno)
328 {
329   struct gdbarch *gdbarch = get_regcache_arch (regcache);
330   if (regno != -1)
331     store_register (regcache, regno);
332
333   else
334     {
335       struct gdbarch_tdep *tdep = gdbarch_tdep (gdbarch);
336
337       /* Write general purpose registers first.  */
338       for (regno = tdep->ppc_gp0_regnum;
339            regno < tdep->ppc_gp0_regnum + ppc_num_gprs;
340            regno++)
341         {
342           store_register (regcache, regno);
343         }
344
345       /* Write floating point registers.  */
346       if (tdep->ppc_fp0_regnum >= 0)
347         for (regno = 0; regno < ppc_num_fprs; regno++)
348           store_register (regcache, tdep->ppc_fp0_regnum + regno);
349
350       /* Write special registers.  */
351       store_register (regcache, gdbarch_pc_regnum (gdbarch));
352       store_register (regcache, tdep->ppc_ps_regnum);
353       store_register (regcache, tdep->ppc_cr_regnum);
354       store_register (regcache, tdep->ppc_lr_regnum);
355       store_register (regcache, tdep->ppc_ctr_regnum);
356       store_register (regcache, tdep->ppc_xer_regnum);
357       if (tdep->ppc_fpscr_regnum >= 0)
358         store_register (regcache, tdep->ppc_fpscr_regnum);
359       if (tdep->ppc_mq_regnum >= 0)
360         store_register (regcache, tdep->ppc_mq_regnum);
361     }
362 }
363
364 /* Implement the to_xfer_partial target_ops method.  */
365
366 static enum target_xfer_status
367 rs6000_xfer_partial (struct target_ops *ops, enum target_object object,
368                      const char *annex, gdb_byte *readbuf,
369                      const gdb_byte *writebuf,
370                      ULONGEST offset, ULONGEST len, ULONGEST *xfered_len)
371 {
372   pid_t pid = ptid_get_pid (inferior_ptid);
373   int arch64 = ARCH64 ();
374
375   switch (object)
376     {
377     case TARGET_OBJECT_LIBRARIES_AIX:
378       return rs6000_xfer_shared_libraries (ops, object, annex,
379                                            readbuf, writebuf,
380                                            offset, len, xfered_len);
381     case TARGET_OBJECT_MEMORY:
382       {
383         union
384         {
385           PTRACE_TYPE_RET word;
386           gdb_byte byte[sizeof (PTRACE_TYPE_RET)];
387         } buffer;
388         ULONGEST rounded_offset;
389         LONGEST partial_len;
390
391         /* Round the start offset down to the next long word
392            boundary.  */
393         rounded_offset = offset & -(ULONGEST) sizeof (PTRACE_TYPE_RET);
394
395         /* Since ptrace will transfer a single word starting at that
396            rounded_offset the partial_len needs to be adjusted down to
397            that (remember this function only does a single transfer).
398            Should the required length be even less, adjust it down
399            again.  */
400         partial_len = (rounded_offset + sizeof (PTRACE_TYPE_RET)) - offset;
401         if (partial_len > len)
402           partial_len = len;
403
404         if (writebuf)
405           {
406             /* If OFFSET:PARTIAL_LEN is smaller than
407                ROUNDED_OFFSET:WORDSIZE then a read/modify write will
408                be needed.  Read in the entire word.  */
409             if (rounded_offset < offset
410                 || (offset + partial_len
411                     < rounded_offset + sizeof (PTRACE_TYPE_RET)))
412               {
413                 /* Need part of initial word -- fetch it.  */
414                 if (arch64)
415                   buffer.word = rs6000_ptrace64 (PT_READ_I, pid,
416                                                  rounded_offset, 0, NULL);
417                 else
418                   buffer.word = rs6000_ptrace32 (PT_READ_I, pid,
419                                                  (int *) (uintptr_t)
420                                                  rounded_offset,
421                                                  0, NULL);
422               }
423
424             /* Copy data to be written over corresponding part of
425                buffer.  */
426             memcpy (buffer.byte + (offset - rounded_offset),
427                     writebuf, partial_len);
428
429             errno = 0;
430             if (arch64)
431               rs6000_ptrace64 (PT_WRITE_D, pid,
432                                rounded_offset, buffer.word, NULL);
433             else
434               rs6000_ptrace32 (PT_WRITE_D, pid,
435                                (int *) (uintptr_t) rounded_offset,
436                                buffer.word, NULL);
437             if (errno)
438               return TARGET_XFER_EOF;
439           }
440
441         if (readbuf)
442           {
443             errno = 0;
444             if (arch64)
445               buffer.word = rs6000_ptrace64 (PT_READ_I, pid,
446                                              rounded_offset, 0, NULL);
447             else
448               buffer.word = rs6000_ptrace32 (PT_READ_I, pid,
449                                              (int *)(uintptr_t)rounded_offset,
450                                              0, NULL);
451             if (errno)
452               return TARGET_XFER_EOF;
453
454             /* Copy appropriate bytes out of the buffer.  */
455             memcpy (readbuf, buffer.byte + (offset - rounded_offset),
456                     partial_len);
457           }
458
459         *xfered_len = (ULONGEST) partial_len;
460         return TARGET_XFER_OK;
461       }
462
463     default:
464       return TARGET_XFER_E_IO;
465     }
466 }
467
468 /* Wait for the child specified by PTID to do something.  Return the
469    process ID of the child, or MINUS_ONE_PTID in case of error; store
470    the status in *OURSTATUS.  */
471
472 static ptid_t
473 rs6000_wait (struct target_ops *ops,
474              ptid_t ptid, struct target_waitstatus *ourstatus, int options)
475 {
476   pid_t pid;
477   int status, save_errno;
478
479   do
480     {
481       set_sigint_trap ();
482
483       do
484         {
485           pid = waitpid (ptid_get_pid (ptid), &status, 0);
486           save_errno = errno;
487         }
488       while (pid == -1 && errno == EINTR);
489
490       clear_sigint_trap ();
491
492       if (pid == -1)
493         {
494           fprintf_unfiltered (gdb_stderr,
495                               _("Child process unexpectedly missing: %s.\n"),
496                               safe_strerror (save_errno));
497
498           /* Claim it exited with unknown signal.  */
499           ourstatus->kind = TARGET_WAITKIND_SIGNALLED;
500           ourstatus->value.sig = GDB_SIGNAL_UNKNOWN;
501           return inferior_ptid;
502         }
503
504       /* Ignore terminated detached child processes.  */
505       if (!WIFSTOPPED (status) && pid != ptid_get_pid (inferior_ptid))
506         pid = -1;
507     }
508   while (pid == -1);
509
510   /* AIX has a couple of strange returns from wait().  */
511
512   /* stop after load" status.  */
513   if (status == 0x57c)
514     ourstatus->kind = TARGET_WAITKIND_LOADED;
515   /* signal 0.  I have no idea why wait(2) returns with this status word.  */
516   else if (status == 0x7f)
517     ourstatus->kind = TARGET_WAITKIND_SPURIOUS;
518   /* A normal waitstatus.  Let the usual macros deal with it.  */
519   else
520     store_waitstatus (ourstatus, status);
521
522   return pid_to_ptid (pid);
523 }
524 \f
525
526 /* Set the current architecture from the host running GDB.  Called when
527    starting a child process.  */
528
529 static void (*super_create_inferior) (struct target_ops *,char *exec_file, 
530                                       char *allargs, char **env, int from_tty);
531 static void
532 rs6000_create_inferior (struct target_ops * ops, char *exec_file,
533                         char *allargs, char **env, int from_tty)
534 {
535   enum bfd_architecture arch;
536   unsigned long mach;
537   bfd abfd;
538   struct gdbarch_info info;
539
540   super_create_inferior (ops, exec_file, allargs, env, from_tty);
541
542   if (__power_rs ())
543     {
544       arch = bfd_arch_rs6000;
545       mach = bfd_mach_rs6k;
546     }
547   else
548     {
549       arch = bfd_arch_powerpc;
550       mach = bfd_mach_ppc;
551     }
552
553   /* FIXME: schauer/2002-02-25:
554      We don't know if we are executing a 32 or 64 bit executable,
555      and have no way to pass the proper word size to rs6000_gdbarch_init.
556      So we have to avoid switching to a new architecture, if the architecture
557      matches already.
558      Blindly calling rs6000_gdbarch_init used to work in older versions of
559      GDB, as rs6000_gdbarch_init incorrectly used the previous tdep to
560      determine the wordsize.  */
561   if (exec_bfd)
562     {
563       const struct bfd_arch_info *exec_bfd_arch_info;
564
565       exec_bfd_arch_info = bfd_get_arch_info (exec_bfd);
566       if (arch == exec_bfd_arch_info->arch)
567         return;
568     }
569
570   bfd_default_set_arch_mach (&abfd, arch, mach);
571
572   gdbarch_info_init (&info);
573   info.bfd_arch_info = bfd_get_arch_info (&abfd);
574   info.abfd = exec_bfd;
575
576   if (!gdbarch_update_p (info))
577     internal_error (__FILE__, __LINE__,
578                     _("rs6000_create_inferior: failed "
579                       "to select architecture"));
580 }
581 \f
582
583 /* Shared Object support.  */
584
585 /* Return the LdInfo data for the given process.  Raises an error
586    if the data could not be obtained.
587
588    The returned value must be deallocated after use.  */
589
590 static gdb_byte *
591 rs6000_ptrace_ldinfo (ptid_t ptid)
592 {
593   const int pid = ptid_get_pid (ptid);
594   int ldi_size = 1024;
595   void *ldi = xmalloc (ldi_size);
596   int rc = -1;
597
598   while (1)
599     {
600       if (ARCH64 ())
601         rc = rs6000_ptrace64 (PT_LDINFO, pid, (unsigned long) ldi, ldi_size,
602                               NULL);
603       else
604         rc = rs6000_ptrace32 (PT_LDINFO, pid, (int *) ldi, ldi_size, NULL);
605
606       if (rc != -1)
607         break; /* Success, we got the entire ld_info data.  */
608
609       if (errno != ENOMEM)
610         perror_with_name (_("ptrace ldinfo"));
611
612       /* ldi is not big enough.  Double it and try again.  */
613       ldi_size *= 2;
614       ldi = xrealloc (ldi, ldi_size);
615     }
616
617   return (gdb_byte *) ldi;
618 }
619
620 /* Implement the to_xfer_partial target_ops method for
621    TARGET_OBJECT_LIBRARIES_AIX objects.  */
622
623 static enum target_xfer_status
624 rs6000_xfer_shared_libraries
625   (struct target_ops *ops, enum target_object object,
626    const char *annex, gdb_byte *readbuf, const gdb_byte *writebuf,
627    ULONGEST offset, ULONGEST len, ULONGEST *xfered_len)
628 {
629   gdb_byte *ldi_buf;
630   ULONGEST result;
631   struct cleanup *cleanup;
632
633   /* This function assumes that it is being run with a live process.
634      Core files are handled via gdbarch.  */
635   gdb_assert (target_has_execution);
636
637   if (writebuf)
638     return TARGET_XFER_E_IO;
639
640   ldi_buf = rs6000_ptrace_ldinfo (inferior_ptid);
641   gdb_assert (ldi_buf != NULL);
642   cleanup = make_cleanup (xfree, ldi_buf);
643   result = rs6000_aix_ld_info_to_xml (target_gdbarch (), ldi_buf,
644                                       readbuf, offset, len, 1);
645   xfree (ldi_buf);
646
647   do_cleanups (cleanup);
648
649   if (result == 0)
650     return TARGET_XFER_EOF;
651   else
652     {
653       *xfered_len = result;
654       return TARGET_XFER_OK;
655     }
656 }
657
658 void _initialize_rs6000_nat (void);
659
660 void
661 _initialize_rs6000_nat (void)
662 {
663   struct target_ops *t;
664
665   t = inf_ptrace_target ();
666   t->to_fetch_registers = rs6000_fetch_inferior_registers;
667   t->to_store_registers = rs6000_store_inferior_registers;
668   t->to_xfer_partial = rs6000_xfer_partial;
669
670   super_create_inferior = t->to_create_inferior;
671   t->to_create_inferior = rs6000_create_inferior;
672
673   t->to_wait = rs6000_wait;
674
675   add_target (t);
676 }